现浇箱梁满堂支架施工方案

一、工程概况XX大桥现浇箱梁为单室结构，梁顶宽为10m，腹板宽为4.89m，梁高为1.8m。箱梁每跨30m，三跨为一联，采用现浇法施工。箱梁每跨混凝土为203m3，标准断面面积为6.21m2,变截面面积为8.05m2。箱梁为三向预应力结构。所有纵向预应力采用大吨位群锚体系，顶板预应力钢束采用22ΦS15.24钢绞线束，其标准强度为1860MPa，底板预应力钢束采用19ΦS15.24钢绞线。横向预应力采用3ΦS15.24钢绞线，其标准强度为1860MPa，扁锚体系，间距0.5m，规格为BM15-3，采用一端张拉、另一端固定的锚固方式，张拉端与固定端沿桥纵向交错布置。竖向预应力采用4ΦS15.24钢绞线，纵向间距50cm。二、满堂支架的设计和计算参数1、支架主要材料和性能参数施工时采用满堂式碗扣支架，碗扣支架的钢管为3号钢，规格为φ48mm×3.5mm，其性能见下表1和表2：表1钢管截面特性规格截面积A（mm2）惯性矩I（mm4）抵抗矩W（mm3）回转半径I（mm）每米重量（kg/m）φ48×3.54.89×10212.19×1045.00×10315.783.84表2钢材的强度设计值与弹性模量抗拉、抗弯f（N/mm2）抗压fc（N/mm2）弹性模量E（KN/mm2）2052052.06×1022、支架设计布置1（1）支架顺桥向立杆间距布置为5×0.6m＋25×0.9m＋5×0.6m=28.5m。（2）支架横桥向立杆间距布置为3×0.9m＋2×0.6m＋3×0.9m＋2×0.6m＋3×0.9m=10.5m。（3）水平杆步距为1.20m。具体布置见满堂式支架设计图。三、荷载计算1、箱梁荷载：箱梁钢筋砼自重：G=203m3×25KN/m3=5075KN偏安全考虑，取安全系数r=1.2，假设梁体全部重量仅作用于底板区域，计算单位面积压力：F1=G×r÷S=5075KN×1.2÷（5.1m×30m）=39.8KN/m2注：5.1m为横桥向底板范围内两立杆间最大距离。2、施工荷载：取F2=1.0KN/m23、振捣混凝土产生荷载：取F3=2.0KN/m24、箱梁芯模：取F4=1.5KN/m25、竹胶板：取F5=0.1KN/m26、方木：取F6=7.5KN/m3四、底模强度计算箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15mm，竹胶板方木背肋间距为250mm，所以验算模板强度采用宽b=250mm平面竹胶板。计算断面见下图。21、模板力学性能（1）弹性模量E=0.1×105MPa。（2）截面惯性矩：I=312bh=25×1.53/12=7.03cm4（3）截面抵抗矩：W=26bh=25×1.52/6=9.375cm3（4）截面积：A=bh=25×1.5=37.5cm22、模板受力计算(方木布置见下图)（1）底模板均布荷载：F=F1+F2+F3+F4=39.8+1+2.0+1.5=44.3KN/m2q=F×b=44.3×0.25=11.08KN/m（2）跨中最大弯矩：M=28ql=11.08×0.252/8=0.087KN•m（3）弯拉应力：σ=MW=360.087109.37510=9.28MPa＜［σ］=11Mpa竹胶板板弯拉应力满足要求。3（4）挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨等跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁进行计算。根据《建筑施工计算手册》，计算公式为：4100wqlfKEIf--挠度值；q--连续梁上均布荷载；l--跨度；E--弹性模量；I--截面惯性矩；wK--挠度系数，三等跨均布荷载作用连续梁按照活载最大，取值0.677。挠度计算：40.677100qlfEI=(0.677×11.08×0.254)/(100×0.1×108×7.03×10-8)=4.16×10-4m=0.42mm＜L/400=250/400=0.625mm竹胶板挠度满足要求。综上，竹胶板受力满足要求。五、横梁强度计算横梁为12#工字钢，按最不利跨径为0.9m考虑。1、12#工字钢的力学性能：（1）12#工字钢容许抗弯应力［σ］=215MPa，弹性模量E=2.1×105Mpa（2）截面抵抗矩：W=72.7cm3（3）截面惯性矩：I=436cm44（4）每延米重量13.987kg/m2、横梁受力计算（1）作用在横梁上的均布荷载0.9m长度范围内横梁上承担4根纵梁重量为：0.1×0.1×0.9×7.5×4=0.27KN纵梁施加在横梁上的均布荷载为：0.27÷0.9=0.3KN/m作用在横梁上的均布荷载为：q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.9+0.3=44.4×0.9+0.3=40.26KN/m（2）跨中最大弯矩：M=28ql=40.26×0.92/8=4.076KN•m（3）横梁弯拉应力：计算简图见下图。σ=MW=4.076×103/72.7×10-6=56.03MPa＜［σ］=215Mpa横梁弯拉应力满足要求。3、横梁挠度计算：f=45384qlEI=(5×41.6×103×0.94)/(384×2.1×1011×436×10-8)=0.376mm＜L/400=900/400=2.25mm横梁挠度满足要求。综上，横梁强度满足要求。5六、纵梁强度计算纵梁为10×10cm方木，净间距为0.25m，墩身处端部跨径为0.6m，中部箱梁标准截面跨径为0.9m按照跨径为0.9m进行计算，间距为0.9m。1、方木（落叶松）的力学性能（方木断面图见下图）（1）落叶松容许抗弯应力［σ］=14.5MPa，弹性模量E=11×103Mpa（2）截面抵抗矩：W=26bh=0.1×0.12/6=1.67×10-4m3（3）截面惯性矩：I=312bh=0.1×0.13/12=8.33×10-6m42、方木受力计算（1）作用在纵梁上的均布荷载为：q=(F1+F2+F3+F4+F5)×0.25=44.4×0.25=11.1KN/m(2)跨中最大弯矩：计算简图见下图。M=28ql=11.1×0.92/8=1.124KN•m6(3)纵梁弯拉应力：σ=MW=1.124×103/1.67×10-4=6.73MPa＜［σ］=14.5Mpa纵梁弯拉应力满足要求。3、纵梁挠度：f=45384qlEI=(5×11.1×103×0.94)/(384×11×109×8.33×10-6)=1.035mm＜L/400=900/400=2.25mm纵梁弯曲挠度满足要求。综上，纵梁强度满足要求。七、支架受力计算1、立杆承重计算碗扣支架立杆设计承重为：30KN/根,碗扣支架受力最不利位置在立杆的底部，（1）中间标准段侧腹板下方立杆的最大承重计算①每根立杆承受钢筋砼和模板重量：7侧腹板上方承重的梁体横截面积为1.937m2N1=0.9m×0.6m×(1.5+0.1)+1.937×0.9×25/3=15.39KN②横梁施加在每根立杆重量：N2=0.9m×13.987kg/m×10/103=0.126KN③纵梁施加在每根立杆重量：N3=0.9m×4根×0.1m×0.1m×7.5KN/m3=0.27KN④支架自重：支架最高按照8m计算，立杆单根重：8×3.84×10/103=0.31KN，单根立杆承担横杆的重量：(0．9m+0.9m)×6×3.84×10/103=0.415KN⑤施工荷载、振捣荷载0.9m×0.6m×(2+1)=1.62KN每根立杆总承重：N=N1+N2+N3+N4=15.39+0.126+0.27+0.31+0.415+1.62=18.13KN＜30KN立杆承重满足要求。（2）针对箱梁每跨端部箱室为变截面，箱梁混凝土的重量较大，支架布置为60cm×60cm和60cm×90cm，按60cm×90cm布置进行计算。①每根立杆承受钢筋砼和模板重量：N1=(238.05m3.0m25KN/m1.25.1m3m+1.5KN/m2+0.1KN/m2)×0.6m×0.9m=26.4KN②横梁施加在每根立杆重量：8N2=0.9m×13.987kg/m×10/103=0.126KN③纵梁施加在每根立杆重量：N3=0.6m×4根×0.1m×0.1m×7.5KN/m3=0.18KN④支架自重：支架最高按照8m计算，立杆单根重：8×3.84×10/103=0.31KN，单根立杆承担横杆的重量：(0．6m+0.9m)×6×3.84×10/103=0.346KN⑤施工荷载、振捣荷载0.9m×0.6m×(2+1)=1.62KN每根立杆总承重：N=N1+N2+N3+N4=26.4+0.126+0.18+0.31+0.346+1.62=28.9KN＜30KN立杆承重满足要求。2、支架稳定性验算根据《实用建筑施工手册》轴心受压构件的稳定性计算：0.9cmfNAN—轴心压力；--轴心受压构件的稳定系数；A—构件的毛截面面积；cf—钢材的抗压强度设计值，取205N/mm2；m--材料强度附加分项系数，根据有关规定当支架搭设高度小于25m时取值1.35。(1)立杆长细比计算:钢管断面示意图见下图。9回转半径计算：i=0.352dD=0.35×（48+41）÷2=15.575mm长细比λ计算：λ=Li=120015.575=77＜［λ］=150（2）由长细比可查得，轴心受压构件的纵向弯曲系数=0.707（3）立杆钢管的截面积：Am=22()4Dd=22(4841)4=489mm2(4)稳定性验算0.9NA=30.928.9100.707489=75.2N/mm2≤cmf=2051.35=152N/mm2支架稳定性满足要求。综上，碗扣支架受力满足要求。八、支架抗风荷载计算支架上的荷载除以上计算外，还应考虑风荷载的作用。根据《公路技术通用技术规范》2.3.8规定，计算桥梁的强度和稳定时，应考虑作用在桥梁上的风力。在风力较大的地方应按照季节性进行风荷载计算。计算方法为：横向风力为横向风压乘以迎风面积。横向风压按照下公式计算：10W0=K1K2K3K4W0K1=0.85，K2=1.3，K3=1.0，K4=1.3，WO=600KpaW0=0.862Kpa=86.2kg/m2，纵向风压为横向的40%，且纵向受力面积较小，因此计算时仅考虑横向风荷载。风荷载按中心集中力加载在立杆上，立杆均按两端铰接计算。立杆受力稳定性按组合风荷载计算:水平荷载计算风荷载标准值WK=0.7µZµSW0µZ---风压高度变化系数取1.46µS---脚手架风荷载体形系数1.3ωω---脚手架挡风系数0.087WK=0.7×1.46×1.3×0.087×86.2=9.96kg/m2La---纵杆间距0.9mh---步距1.2m风荷载产生的弯矩M=0.85×1.4×WK×Lah2/10=0.85×1.4×9.96×0.9×1.2/5=25.6N/m2φ48×3.5支架钢管的抵抗矩W=5×103mm3截面积A=4.89×102mm2由以上计算知，立杆所受最大竖向荷载为28.9KNN/A+M/W=28.9×103/4.89×10-4+25.6/5×10-6=64.22Mpa≤容许应力σ=205Mpa综上，支架抗风荷载验算满足要求。九、立杆地基承载力计算11立杆地基承载力计算，根据碗口支架安全施工规范5.5.2规定，当地基为岩石或砼路面时可不进行地基承载力验算。该支架下方均为砼路面，故可不进行地基承载力验算。